villamos gépek és hajtások -...
TRANSCRIPT
1
Villamos gépek és hajtások
1. A transzformátor működési elve, felépítése, helyettesítő kapcsolása.
Működési elv, indukált feszültség, áttétel (3 pont)
A transzformátorok adott áramú és feszültségű teljesítményt alakítanak át más áramú és
feszültségű teljesítménnyé (oda-vissza) adott, változatlan frekvencián. A transzformátorok az
indukció elvén működnek.
Állandósult állapotban a mágneses tér által indukált feszültség kifejezhető a hálózati
körfrekvencia (ω), a primer és szekunder menetszámok (N1,N2), valamint a fő fluxus (Фm)
segítségével.
mi
mi
NjU
NjU
22
11
A menetszám áttételt (n) a primer és szekunder feszültségek hányadosaként kapjuk:
nN
N
U
U
i
i 2
1
2
1
Az indukált feszültség effektív értékét az alábbi összefüggés alapján számíthatjuk:
2
maxi
ieff
UU
Csak szinuszos táplálás esetén: 11 44,4
2
2Nf
NfU m
mieff
Felépítés, vasmag, tekercsek (3 pont)
A transzformátor aktív részei a tekercsek és a
vasmag.
A vasmag lemezelt a vasveszteség elkerülése
miatt, nagy relatív permeabilitású, emiatt
elősegíti, hogy a szükséges indukciót minél
kisebb mágnesező, vagyis gerjesztő áram hozza
létre. Feladata a mágneses erővonalak terelése.
A kör keresztmetszet közelítése végett
lépcsőzetes kialakítású.
A tekercselés általában hengeres,
koncentrikus, azonos menetszám esetén a
tekercsek egymásba vannak tolva és a
szigetelés megoldása miatt a kisfeszültségű van
belül a nagyfeszültségű pedig kívül.
Helyettesítő kapcsolás és származtatása (4 pont)
A villamos gépek jellemzésére általában az átalakítókat villamos helyettesítő
kapcsolásokkal szokták szemléltetni. A helyettesítő kapcsolás származtatása azonban több
lépésben történik.
Első lépésként a tekercsek közötti mágneses csatolást küszöböljük ki.
2
Ebben az esetben ideális transzformátort feltételezünk a jelölt téglalapon belül, mintha
minden ohmos és induktív elem csak sorba lenne kötve az ideális transzformátorral.
Második lépésként kiküszöböljük az ideális transzformátor feltételezését:
Induktív csatolás helyett galvanikus csatolást vezetünk be. Feltételezzünk, hogy a gerjesztés
változatlan, használhatjuk nagyon kis elhanyagolásokkal mind két oldalon ugyan azt a
menetszámot feltételezzük, majd célszerűen úgy választjuk meg a paramétereket, hogy a
teljesítmény invariancia is érvényes maradjon. Így jutunk el az aktív helyettesítő
kapcsoláshoz:
Néha azonban sokkal kényelmesebb az aktív feszültségforrás helyett passzív,
induktivitáson eső feszültségeket használni:
Ismét a gerjesztés invarianciáját feltételezve, felhasználva a gerjesztés egyensúlyának a
törvényét, továbbá figyelembe véve a vasveszteségeket az alábbi helyettesítő kapcsoláshoz
jutunk:
A fenti teljes passzív helyettesítő kapcsolás térelméleti, teljesítmény- és gerjesztés
invariáns és érvényesül rá a gerjesztés egyensúlyának a törvénye.
Néha a további egyszerűsítéseket szokták még elvégezni:
- elhanyagolható a Zm (Rv és Xm) ágon folyó áram, Z1 áthelyezhető a szekunder oldalra
- ha Zm sokkal nagyobb, mint a Z1 és Z2 együttesen, akkor vehetünk egy soros eredőt
- ha a reaktanciák az ellenálláshoz képest nagyok, akkor az ellenállások elhanyagolhatóak
- ideális, veszteség és szórásmentes transzformátort egy primer és egy szekunder
feszültségforrással helyettesíthetünk
3
2. A transzformátor vektorábrája, üzeme. Háromfázisú transzformátorok.
Vektorábra, feszültségek, feszültség esések, áramok, fő fluxus (3 pont)
Rendes:
Megjegyzések:
- a főmezőfluxus-irány mindig merőleges az indukált feszültség irányra
- a fluxus mindig késik a feszültséghez képest (φ - eltérés)
- kis áram fázorok a nagy reaktancia miatt
01'2
'2'2'2'22
11111
III
XIjRIUU
XIjRIUU
si
si
A transzformátor feszültség esése, mérési rövidzárlata, dropja (4 pont).
Transzformátor, mint feszültségforrás esetén mindig a feszültség változásának a kérdése
foglalkoztat minket:
A feszültség meghatározható egy egyszerűsített helyettesítő
vázlat alapján:
21
'21
'21
III
XXX
RRR
sss
A feszültség változását leíró egyelnetek a vektorábra alapján:
4
Relatív egységekben:
Megállapíthatjuk, hogy a ε (névlegesre viszonyított relatív feszültség-esés) függ a
terheléstől (I áramtól) és a terhelés jellegétől (cosφ).
- ha ε<0, akkor a feszültség NŐ
- ha ε>0, akkor a feszültség CSÖKKEN
A zárlati mérés segítségével a transzformátorok egyik alapvető jellemzője a drop
határozható meg.
A mérési rövidzárhoz tartozó helyettesítő kapcsolás és vektorábra:
Hasonlóan relatív egységekre átváltva a alábbi összefüggéshez jutunk:
A drop korlátozza a zárlati áramot, nagyobb teljesítményérték esetén nagyobb a mérete,
értéke 5-15%.
Háromfázisú transzformátorok felépítése, lehetséges kapcsolásai, kapcsolási csoport jelentése
(3 pont)
Háromfázisú transzformátort három egyfázisúból származtatjuk, szimmetria esetén a fluxusok
vektorösszege zérus, emiatt elhanyagolható a középső oszlop, abban nincs fluxus.
Transzformátor tekercseit csillag, delta vagy zeg-zug kapcsolásban alkalmazzák.
5
zeg-zug
3. Nyomatékok és tömegek átszámítása közös tengelyre. Villamos hajtások
mozgásegyenlete, pozitív irányok.
Átszámítás a motor tengelyére, fizikai elv, képletek (2,5+2,5 pont)
Az ábrán látható kialakításban a munkagép forgó
mozgást végez, a motor és a forgó gép fordulatszámát egy
áttétellel illesztjük. Gazdasági megfontolásokból a motort
nagyobb fordulatszámra tervezik, azért a motor és a
munkagép közötti áttétel általában lassító jellegű.
A motor tengelye legyen a közös tengely (W lesz a
közös fordulatszám).
A valóságos kinematikai rendszereket általában egy egyszerűsített egytengelyű rendszerrel
szokták helyettesíteni:
6
Az eredeti és az új rendszer akkor helyettesíthető egymással, ha invariáns a teljesítmény és a
rendszerek mozgási energiája nem változik.
Az Mtr átszámított terhelőnyomaték meghatározása a teljesítmény egyenlőségből:
a
t
a
g
ttr
a
gttr
a
MMM
MM
1
1
Az átszámított tehetetlenségi nyomatékot a kinetikus energia egyenlősége határozza meg:
22
2
22
2
1
2
1
a
tg
ttr
gttr
A motor tengelyére átszámítást követően az eredő nyomaték:
mtr
A szögsebesség és nyomatékok pozitív iránya, a negyedek jelentése a ω(M) síkon (3 pont)
A fenti ábrán az ω pozitív irányát szabadon vettük fel, míg a motor M nyomatékát akkor
tekintjük pozitívnak, ha iránya megegyezik a szögsebesség választott pozitív irányával. Az Mt
terhelőnyomaték irányát ehhez képest fordítva vesszük fel, hiszen a terhelőnyomaték akkor
pozitív, ha hatása ellentétes a szögsebesség választott pozitív irányával.
Ezekkel az irányokkal a hajtási üzemben a motor mechanikai teljesítménye pozitív, a
fékezési üzemben negatív lesz, forgási iránytól függetlenül.
Villamos hajtások mozgásegyenlete θ=áll. esetén (2 pont)
Feltételezzük, hogy a motor tengelyére elvégeztük az átszámítást, és a továbbiakban Mt és θ
a redukált értékeket, míg a motor nyomatékát M-el, szögsebességét ω-val jelöljük.
A motor P teljesítményének és Pt terhelési teljesítményének különbsége a rendszer A
kinetikus energiájának változtatására fordítódik.
dt
dAPP
MP
MP
t
tt
7
Ha elosztjuk az egyenleteket ω szögsebességgel, akkor az alábbi egyenlőséghez jutunk:
dt
d
d
d
dt
d
MM
d
dAMM
t
t
2
22
2
Ha θ=állandó, akkor dt
dMM t
.
4. A hajtás stabilitásának feltétele. Terhelő nyomatékok osztályozása. Viszonylagos
egységek használata.
Mit jelent a stabilitás? (2 pont)
Ha egy hajtásnak állandósult, egyensúlyi állapotát vizsgáljuk (M-Mt=Md=0), akkor ez az
állapota stabilis vagy labilis lehet. Ha onnan kitérítjük, és ezt követően visszatér, akkor az
állapotát stabilnak, ha nem tér vissza labilisnak nevezzük. (csak kis kitérésekre érvénye a
vizsgálat) A hajtás egyensúlyi állapotának minősége a motor és a terhelés jellegétől
együttesen függ.
Vizsgálatának módja, ábrákkal (2 pont)
A stabilitási vizsgálatot M(ω) síkon végezhetjük, feltéve, hogy a motor és a terhelési
nyomaték csak a fordulatszám függvénye.
a) eset: stabil állapot
Látható, hogy ha egy Δω>0 kitérítést végzünk a rendszeren, akkor a gyorsuló
tartományban ez a kitérítés egy M-Mt<0 lassuló hatást eredményez
Ugyanitt, ha egy Δω<0 kitérítést hajtunk végre, akkor a lassuló fázisban egy gyorsító
hatás jelentkezik, így bármerre térítjük ki a rendszert egy egyensúlyi állapotra való
törekvést tapasztalunk.
b) eset: labilis állapot
Látható, hogy ha ugyanúgy egy Δω>0 kitérítést végzünk a rendszeren, akkor a gyorsuló
tartományban az egy M-Mt>0 hatással, vagyis gyorsító hatással jár, ami még inkább
labilissá teszi a rendszert.
8
Ugyanígy, ha Δω<0 kitérítést hajtunk végre, akkor a lassuló szakaszban még inkább
lassító hatást fejtünk ki, ami meg is állíthatja a rendszert. Mind a két esetben az
egyensúlyi állapot felé törekvéssel ellentétes folyamat játszódik le.
Stabilitás feltétele képlettel (2 pont).
A stabilitás matematikailag is vizsgálható. Ha Δω és ΔMd előjele ellentétes, akkor az állapot
stabil, ha megegyező, akkor labilis. Ezért a stabilitás feltétele képlettel:
d
dM
d
dM
d
dM
d
dM
d
dM
t
t
d
0
0
Terhelő nyomatékok osztályozása (2 pont).
A terhelő nyomaték irányának a forgási iránytól való függése alapján két nagy csoportba
soroljuk őket: vannak aktív és passzív terhelő nyomatékok.
Passzív a mozgást gátló ellenállás-nyomaték, akadályozzák a mozgást, tehát a mozgási
iránnyal mindig ellentétesen hatnak. Az ilyen típusú nyomatékok a forgási irány
megváltozásakor az előjelüket is megváltoztatják. (a nyomaték-szögsebesség jelleggörbék
folytonossága megszakad) Pl.: súrlódás, közegellenállás
Aktívnak az egyirányú nyomatékokat nevezzük. A nyomatékok megtartják az irányukat a
forgásirány megváltozáskor is. Egyik irányban a mozgással ellentétesen hatnak, másik
irányban elősegítik azt. Pl.: súlytól származó nyomatékok emelőgépek esetében
A terhelőnyomatékokat aszerint is osztályozhatjuk, hogy minek a függvénye. Ez alapján az
alábbi csoportokat különböztethetjük meg:
a) állandó terhelés
b) csak a szögsebesség függvénye: Mt(ω)általában valamilyen hatványfüggvény
c) úttól
d) úttól, sebességtől
e) időtől
9
Viszonylagos egységek: előnye, alapértékek egyenáramú gépnél (2 pont).
n
n
n
I
II
UU
U
'
'
'
nk
U
PM
IUP
RR
R
n
n
n
nnn
nnn
n
**
*
*
'
0
5. Szögsebesség és nyomaték időfüggvények meghatározása. Névleges indítási idő.
Elektromechanikai időállandó.
Villamos hajtások mozgásegyenlete. Hogy származtatható ebből a szögsebesség idő
függvény? Mely esetekben egyszerű a származtatás? (3 pont)
A már tanult összefüggés alapján a villamos hajtások mozgásegyenlete, ha θ=állandó,
akkor:
dt
dMM t
A fenti egyenletet egy differenciál-egyenletként kezelve a szögsebesség időfüggvénye
megadható (ahol ω0 a szögsebesség kezdő értéke):
0
0
1
dtMM
t
t
Egyszerű a származtatás, ha
a) tMM állandó
Ebben az esetben:
0
0
0
)(
tMM
t
CtC
dtC
ddtC
dCdt
dt
dállMMM
t
t
dt
Vagyis a megoldásfüggvény egy egyenes, meredeksége az
tMM -tól függ
b) tMM lineárisan függ a szögsebességtől
Ebben az esetben:
10
t
C
álláll
t
dt
et
ddtC
ddt
C
ddtC
CMMM
0
00
)(
1
Vagyis a megoldás egy exponenciális függvény lesz.
A névleges indítási idő definíciója és képlete (3 pont)
Ha névlegest MállMM , illetve ω0=0 és ω(t)=ωn, akkor ki lehet számolni, hogy
mennyi idő szükséges ahhoz, hogy a hajtásunk a 0-ról a névleges, gyorsításhoz szükséges
fordulatszámra érjen. Ezt nevezzük névleges indítási időnek, jelölése: Tin.
A kiszámításául szolgáló képlet:
in
n
n TM
Az elektromechanikai időállandó képlete (2 pont)
Ha a dinamikus nyomaték a szögsebességnek lineáris függvénye, akkor az állandósult
állapot exponenciálisan áll be, melynek időállandója az elektromechanikai időállandó. Az
elektromechanikai időállandó a motor indítási idejét adja meg ωt-ig, ha a gyorsítás alatt a
hajtás gyorsító nyomatéka állandó és az az állandósult állapotbeli dinamikai nyomatékkal
egyenlő (Md0).
Kiszámolásának képlete:
Arányos a hajtás tehetetlenségi nyomatékával és az ω(Md) jelleggörbe meredekségével:
0
1
d
m
d MT
dM
d
A két időállandó kapcsolata (2 pont)
Az ábra alapján:
0
1
d
mM
T
n
n
inM
T
1
11
1
11
0
1
00
01
0
1
1
1
n
n
n
nd
n
nin
m
d
n
d
nd
n
n
d
n
nin
m
M
M
T
T
M
M
M
MM
SM
M
T
T
11
A fenti összefüggést a két időállandó között aszinkron gépek esetén slipnek is hívják, értéke
pár %.
6. Az egyenáramú gép felépítése, működése, az indukált feszültség számítása.
Felépítés: mi van az állórészen, mi van a forgórészen, sematikus rajz (4 pont).
Álló rész: egyen gerjesztésű pólusmező
állandó mágneses póluspár
kefe
Forgó rész: kommutátor szelep
sorba kötött hornyok
armatúra
armatúra mező
A kommutátor és feladata (4 pont).
Egymástól és az armaturától szigetelt rézszegmensekből felépített henger. A szegmensek
közötti maximális feszültség kb. 15-20 V. Adott armatura feszültség esetén ez megszabja a
szükséges minimális szegmensszámot.
Az indukált feszültség: mivel arányos, képlete (2 pont)
a
ZpK
KU ai
2
Ahol:
ω: szögsebesség
2p: pólusok száma
2a: a párhuzamos ágak száma
Z: az armatúra összes vezetőinek száma
a : az armatúra fluxus
12
7. Az egyenáramú gép nyomatékának számítása, helyettesítő kapcsolása. Az armatúra-
visszahatás.
A nyomaték: mivel arányos, képlete (2 pont)
a
ZpK
IKM aa
2
Ahol:
Ia: az armatúra áram
2p: pólusok száma
2a: a párhuzamos ágak száma
Z: az armatúra összes vezetőinek száma
a : az armatúra fluxus
Helyettesítő kapcsolás, feszültség egyenlet (4 pont)
bUdt
diLIRU
Az armatúra visszahatás mibenléte, az okozott probléma és kiküszöbölésének módja (2 pont)
Ha a forgórészben nem folyik áram, a semleges zóna a főpólus fluxusára merőleges (A ábra).
Ha az armaturában is folyik áram, ez is létrehoz egy mágneses mezőt (B ábra). Az eredő mező
e kettő eredője lesz. Ez az armatura visszahatás jelensége.
Okozott probléma:
a semleges zóna helye megváltozik (A’-B’) Ha a kefék az eredeti A-B vonalban
maradnak, kefeszikrázás lép fel.
A pólussaruk 1-3 szélén nő, 2-4 szélén csökken a mágneses indukció, összességében
az eredő fluxus csökken.
E hatások kiküszöbölésére:
a pólussaruk hornyaiba kompenzáló tekercselést helyeznek amit az armatura árama
gerjeszt, így a pólussaruk mentén az armatura és a kompenzálótekercs eredő
gerjesztése 0 lesz,
az armaturával sorba segédpólus tekercset kapcsolnak, melyek a rövidrezárt menet
helyén kompenzálja az armatura reakció hatását a kefeszikrázást.
13
Az egyenáramú gépek fordulatszám nyomaték összefüggése: w(M) (2 pont)
a
ZpK
K
MR
K
U
2
2
Ahol:
2p: pólusok száma
2a: a párhuzamos ágak száma
Z: az armatúra összes vezetőinek száma
8. Az egyenáramú gép gerjesztési módjai, jelleggörbék.
Az armatúra feszültség egyenlete, az indukált feszültség és a nyomaték kifejezése (2 pont)
Feszültségegyenlet: bUdt
diLIRU , ahol az indukciós tagot el szokták hanyagolni
ai KU
bUdt
diLIRU = KIR
aaIKM
K
MI
2
K
MR
K
U
K
IR
K
U
A gerjesztési módok áramköri rajzai (3 pont)
Külső gerjesztés
Párhuzamos gerjesztés:
14
Soros gerjesztés
Vegyes gerjesztés:
Fordulatszám nyomaték jelleggörbék származtatása(1+2+2 pont)
15
9. Külső gerjesztésű motorok indítása.
Az indítás problémája és megoldási módja (2 pont).
Indításkor Ω=0, ezért nem indukálódik feszültség az armatúrában: Ui=0, ezért az armatura
áram 10-30 szorosa is lehet a névleges áramnak. Ez a nagy armatura áram nemcsak a
hálózatra nézve káros, hanem a motorra nézve is, ugyanis nagy teljesítményű motornál
olyan nagy áram adódik, amely tönkreteheti a kommutátort és a szénkeféket is. Ezért az
indítási áramot mindenképpen csökkenteni kell:
Ia -t csökkenthetjük például az armatúrával sorba kötött ellenállások bekapcsolásával (a
tört nevezője nő) Ennél a módszernél kihasználjuk, hogy a motor rövid ideig elviseli a
névlegesnél kissé nagyobb armatúraáramot. (Az ellenállások használata miatt ez is
veszteséges megoldás.)
Indítási kapcsolás (2 pont)
16
Az indítási fokozatok számítása (3 pont)
Úgy választjuk a fokozatokat, hogy az áram egy minimális és egy maximális érték köztt
mozogjon.
Számítása:
kk
bkbk
bk
bk
RIRI
URIURI
utánátkapcsláskURIU
előlősátkapocslákURIU
I
UR
min1max
1maxmin
1max
min
max
1
..
..
Fokozati indításhoz:
mb
b
m
R
Rq
RqR
1
1
Egy ötfokozatú indítás folyamata az M(w) síkon (3 pont)
10. Egyenáramú motorok visszatápláló fékezése.
Mikor tud generátorosan fékezni (2 pont)?
Ez a módszer csak az üresjárási fordulat felett használható, azaz generátoros üzemmód esetén.
Ez a fajta fékezési mód a soros motornál nem alkalmazható.
Energetikai viszonyok (2 pont)
Generátoros fékezés esetén a motort, mint generátort üzemeltetik, és a motor által termelt
energiát a hálózatba visszatáplálják.
17
Milyen fordulatszám tartományban működik külső gerjesztésű motor esetén, rajzolja fel a
generátoros fékezési tartományt a fordulatszám nyomaték síkon (4 pont)?
ω>ω0>0
Mi a probléma soros gerjesztésű motor esetén (2 pont)?
11. Egyenáramú motorok ellenállásos fékezése (külső gerjesztésű motor).
Megvalósítása, kapcsolási rajza, folyamat a fordulatszám nyomaték síkon (5 pont)
Ebben az esetben az armatúra táplálását megszűntetik és az armatúrával sorkapcsolt
ellenállással fékezik a motort.
Energetikai viszonyok (3 pont)
Az ellenálláson átfolyó áram veszteséget okoz. A fékezési energia eldisszipálódik,
veszteséges energetikailag.
Milyen fordulatszám tartományban működik? (2 pont)
Itt sem tudjuk nullára fékezni, tehát ω>0 tartományban valósítható meg.
18
12. Egyenáramú motorok ellenáramú fékezése (külső gerjesztésű motor).
Megvalósítása, kapcsolási rajza, folyamat a fordulatszám nyomaték síkon (5 pont)
Ebben az esetben, mint ahogy az ábrán is látszik, a motor armatúra kapocsfeszültségének a
polaritását megcserélik, ezáltal a motorban folyó áram ellenkező iránya miatt a motor a másik
irányba akarna forogni, ez azonban csak úgy lehetséges, ha a motor először megáll. Tehát
ezzel a módszerrel meg lehet teljesen állítani a motor forgását, de ez nagy veszteségekkel jár
(névleges mechanikai, névleges villamos teljesítmény).
Energetikai viszonyok (3 pont)
Nagyon veszteséges, a névleges teljesítmény kétszerese disszipálódik el, amit a kapcsain és a
tengelyen vesz fel.
Milyen fordulatszám tartományban működik? (2 pont)
Mind a II., mind a IV. tartományban is létrehozható, tehát:
0
0
n
n
19
13. Állandó feszültségről táplált egyenáramú motorok fordulatszámának változtatása az
ellenállás változtatásával.
Az egyenáramú motor fordulatszámának kifejezése (3 pont)
ai KU
bUdt
diLIRU = KIR
aaIKM
K
MI
2
K
MR
K
U
K
IR
K
U
Az ellenállás változtatásának hatása a jelleggörbére és a kialakuló fordulatszámra (4 pont)
Energetikai viszonyok (3 pont)
Veszteséges, mert az armatura áram hőt disszipál, P=RI2 vész el.
14. Egyenáramú áramirányítós hajtások. Áramirányító kapcsolások. A hídkapcsolású
áramirányító származtatása.
A háromfázisú csillagpontos kapcsolás rajza, motorral együtt (3 pont)
20
A hídkapcsolású áramirányító származtatása és rajza, motorral együtt (5 pont)
Származtatás:
csillagpontos áramirányító a katódokat összekapcsoló oldalon
az anódok össze vannak kötve és az is egy csillagpontos áramirányítóra csatlakozik
Olyan, mintha két csillagpontos kapcsolású egyenirányítót sorba kapcsolnánk.
Vezérlési elv, a gyújtásszög és az egyenirányított feszültség változtatási tartománya (2 pont)
Bekapcsolásakor megfelelő nagyságú és hosszúságú áram impulzust hozunk létre, kikapcsolni
nem lehet, csak az áram megszüntetésével.
Gyújtásszög vezérelt:
emeem UUU
180150
180
15. Áramirányító működése a fedés elhanyagolásával, az egyenirányított feszültség.
A háromfázisú csillagpontos kapcsolás rajza (3 pont)
21
Az egyenirányított feszültség és a sima egyenköri áram (melyik fázis vezeti) időbeli ábrája
adott és bejelölt gyújtásszögre (3 pont)
Az egyenirányított feszültség középértékének kifejezése (2 pont)
3
sin
cos
1
0
p
p
pU
U
UU
dttUT
U
hm
em
eme
T
ee
A gyújtásszög változtatási tartománya (2 pont)
1800
16. Áramirányító működése a fedés figyelembevételével, a fedési szög és áramfüggése.
Mi okozza a fedést (2 pont)?
Az, hogy a kommutáció nem pillanatszerű, vannak olyan pillanatok, amikor induktivitás van
minden ágban, fedés jön létre. A fedést a fedési szög jellemzi.
A egyenfeszültség pillanatértéke a fedés alatt, képlet (2 pont)
2
ba
em
UUU
, mivel az áram nem változik az időben és az R-et elhanyagoltuk.
Az egyenfeszültség pillanatértékének alakulása a fedés figyelembevételével, időbeli rajz (2
pont)
22
Az egyenfeszültség középértéke a fedés figyelembevételével (2 pont)
2
coscos
22
1
0
2
0
11
0
eme
bba
T
ee
UU
tdUtdUUp
dttUT
U
A fedési szög áramfüggése, tendenciák (2 pont).
Ie nő akkor δ is nő
L nő, akkor δ is nő
α-tól is függ, erősen nem lineárisan
a terhelés növelésével nő (üresjárásban kb. 0° )
17. Áramirányítós hajtás teljesítményviszonyai.
Mivel magyarázható fizikailag a nagy meddőigény (2 pont)?
A hálózati feszültség és áram fázisszöge (2 pont)
Ábra: állandó terhelőnyomaték esetén a hálózati áram vektor végpontja szimmetrikus vezérlés
(2 pont), aszimmetrikus vezérlés (2 pont) és féligvezérelt híd esetén (2 pont), bejelölve a
maximális hatásos és meddő teljesítményt.
18. Áramirányítós hajtások négynegyedes üzeme.
Mely negyedekben képes működni a hídkapcsolású áramirányító (2 pont)?
Mi kell a négynegyedes üzemhez (2 pont)?
A négynegyedes üzem megvalósításának háromféle módszere, leírás, kapcsolás (2+2+2 pont).
19. Egyenáramú szaggatós hajtások felépítése, vezérlése (egynegyedes kapcsolások).
Alkalmazási területek, vezérlési elv (2 pont)
Kapcsolások (2+2 pont)
Feszültség és áram időfüggvények, az egyenfeszültség középértéke, mindkét kapcsolásra (2+2
pont).
20. Egyenáramú szaggatós hajtások mechanikai jelleggörbéi. A négynegyedes egyenáramú
szaggató.
A mechanikai jelleggörbék alakulása folyamatos és szaggatott vezetés esetén (3 pont)
A kritikus áram jelentése és képlete, időfüggvény is (3 pont)
A négynegyedes egyenáramú szaggató kapcsolása és vezérlési módjai (2+2 pont).
23
2. ZH anyaga
21. Háromfázisú vektorok (Park-vektorok).
Definíció (2 pont), a fázismennyiségek pillanatértéke (2 pont), vonali és fázismennyiségek
összefüggése (2 pont), x-y összetevők (2 pont), a teljesítmények pillanatértéke (2 pont).
Egy fázistekercs áramának tetszőlegesen
kiragadott pillanatértékéhez a tekercs
tengelyének irányában elhelyezkedő rögzített
helyzetű, a pillanatérték nagyságával és
előjelével megszabott hosszúságú és értelmű
áram fázis-térvektor tartozik. Az egyes
fázistekercsek tengelyeit a 0, 120º, ill. 240º
térbeli szöggel elforgatott egységvektorok,
tehát 1, a és a2 jelölik ki. Tetszőleges
kiragadott pillanatban a három fázistekercs
áramainak össze tartozó pillanatértékeihez
tartozó áram fázis-térvektorait a tekercsek
tengelyeiben, tehát az 1, a, a2 irányokban -
értelemre helyesen - felrajzolva és vektorosan
összegezve a háromfázisú tekercselés
térvektorát nyerjük. Így a háromfázisú
eredőáram
Az eredő áram térvektort - alább látható okokból célszerűen nem a három fázisvektor
összegével, hanem annak 2/3 részével jellemezzük
-ahol ia, ib, ic pillanatértékek
Ez az áram háromfázisú vektora, Park-vektora vagy térvektora. A három fázisáramot egyetlen
mennyiségben összefoglalva jellemezzük.
A Park-vektor vetületei a fázistengelyekre a fázismennyiségek pillanatértékeit adják előjelre
helyesen.
24
A vonali pillanatértékeket bizonyíthatóan megkaphatjuk, ha a fázisvektort rendre A-B-C
tengelyekre vetítjük és 3-al szorozzuk. Például az iA vonali áramra:
A vektor láthatóvá tétele, és néha a számítások egyszerűsítése érdekében a célszerű azt
derékszögű x-y komponensekre bontani.
Nullavezető nélküli esetben a megjelenítéshez szükséges x-y komponensek a vonali
értékekből számíthatók.
A háromfázisú rendszer pillanatnyi hatásos teljesítménye az alábbi összefüggésből
számítható.
Ez kifejezhető az u feszültség- és az i áram térvektorok skaláris szorzataként is
-ahol a pillanatnyi zérus sorrendű teljesítmény
A meddő teljesítmény u és i térvektorok vektoriális szorzataként áll elő.
22. Váltakozó áramú gépek mágneses mezői. Váltakozó áramú gép indukált feszültsége.
A forgó mező származtatása az áram (gerjesztés) Park-vektorából (3 pont)
Szimmetrikus háromfázisú tekercselést vizsgálunk, amelyet szimmetrikus háromfázisú
áramrendszerrel táplálunk. A szimmetria azt jelenti, hogy a három egyforma tekercs tengelyei
térben 120-120°-kal vannak eltolva, az egyező nagyságú szinuszos váltakozó áramaik pedig
időben ugyancsak120-120°-kal.
Mindegyik tekercs váltakozó, lüktető mezőt hoz létre saját tengelyének irányában. A térbeli
és időbeli eltolásoknak megfelelően a fázistekercsek lüktető mezőinek kifejezései:
Trigonometrikus átalakításokat követően:
25
A három első mezőösszetevő minden t időpontban és minden x helyen "azonos fázisú" így
összeadódnak háromszoros értékre, (m=3 a fázisszám) míg a 120-120°-kal eltolt második
tagok zérus eredőt adnak (-240°=120°; -480°=240°). Így a három mező eredője
Könnyen belátható, hogy ez a kifejezés a légrésben változatlan alakú (eloszlású) és
nagyságú állandó sebességgel haladó un. körforgó - röviden forgó - mezőt ír le. Valamely
t=áll. rögzített időpontban ugyanis rögzített szinuszos (koszinuszos) térbeli eloszlást, állandó
mezőt nyerünk, míg valamely x=áll. rögzített helyen a megjelenő - elhaladó indukció értékek
az időben koszinuszosan változnak.
A forgó mező sebessége (2 pont)
A forgó mező sebességét eszerint úgy nyerhetjük, ha
annak t időpontban x helyen található bf (x, t) helyi
értékét, nagyságát a t+dt időben keressük az x+dx
helyen, azaz vizsgáljuk 2.2. ábránk valamely x
abszcisszához tartozó értékének mozgását dt idő alatt.
Egy horonypár indukált feszültsége (3 pont)
A mozgási indukció szerint az indukált
feszültség pillanatértéke
A mező állandó sebessége esetén u időbeli
változása lemásolja b térbeli eloszlását. A
képletben z a teljes vezetőszám. Az effektív érték
így
26
Nh a menetszám
Bk az indukció középértéke
Ugyanazt kaptuk mint a transzformátornál, ugyanis mindegy, hogy a tekercs fluxusa az
időben mi módon változik; lüktetéssel vagy a mező beleforgásával.
Több horonypárban lévő fázistekercs indukált feszültsége, a tekercselési tényező (2 pont)
Rendszerint egy fázishoz több horony tartozik. Ekkor az egyes hornyok indukált
feszültségeinek fázorait a fenti ábrán látható módon kell összeadni.
Az elosztott tekercselés kihasználtságát az eredő feszültség és a horonyfeszültségek
összegének aránya az ábrából leolvasható
tekercselési tényező (sávtényező) méri.
ahol N=qNh a fázis menetszám és N′=ξN a hatásos menetszám.
23. Az aszinkron gép működési elve
Miért aszinkron (1 pont)?
A forgórész felgyorsul, majd a gép és a terhelés nyomatékainak egyensúlyánál beáll az
állandósult egyensúlyi állapot. Az n = n1 szinkron forgás nem lehetséges, mert ekkor nincs
forgórész indukálás. A gép tehát csak aszinkron üzemre képes, innen ered a másik neve.
A működés feltétele: Mvill = Mterh. Ez szinkron fordulatszámon nem teljesülhet, hiszen
ekkor nincs "erővonalmetszés", csak a szinkrontól eltérő fordulatszámokon.
27
Miért indukciós (1 pont)?
Az állórész forgó mezeje a forgórész vezetőiben indukálással áramokat hoz létre. Innen a
gép egyik neve.
Az aszinkron gép két fajtája és felépítésük (2 pont)
A gép felépítésének alapelve a bal oldali ábrán látható. A
háromfázisú állórész üzemben a hálózatra (a tápláló áramirányítóra)
van kötve. A forgórész tekercselt (háromfázisú) vagy kalickás
(2.20.b. ábra). Üzem közben a forgórész mindig rövidrezárt. A
tekercselt forgórész kapcsait indításkor külső ellenállások
beiktatására csúszógyűrűkön kivezetik; e változat neve ezért:
csúszógyűrűs gép. A mókus kalicka alakú - rudakból és azokat két
végükön összekötő, rövidrezáró gyűrűkből álló - sokfázisú kalickás
forgórész vizsgálatokra háromfázisú - rövidrezárt - tekercseléssel
helyettesíthető.
A szlip fogalma és számítása (2 pont)
A villamos és geometriai szög összefüggése (2 pont)
-ahol p a pólusok száma
Az álló és forgórész mező együtt forgása számpéldán keresztül (2 pont)
Legyen az egyszerűség kedvéért kétpólusú gépünk p=1 – így
és dolgozzunk az ω-kal arányos n fordulatszámokkal.
Az állórész mező fordulatszáma
28
Az indukálás feltétele, hogy a forgórész - mechanikai - fordulatszáma ennél kisebb legyen
Ha feltesszük, hogy a szlip s=2%, akkor a forgórész fordulatszáma
A forgórész fordulatszám lemaradása - a mezőhöz képest
A forgórész vezetők ezzel a fordulatszámmal "látják" forogni a mezőt. Így a forgórészben
indukált áramok frekvenciája
A háromfázisú forgórész f2 frekvenciájú áramrendszere a forgórészhez képest
fordulatszámú forgómezőt hoz létre. De a forgórész is forog n fordulatszámmal, így a
forgórész-mező fordulatszáma az állórészhez képest
Lemaradáskor ugyanis a forgórész áramok fázissorrendje azonos az állórész áramokéval,
így az általuk létesített forgórész forgómező forgásiránya is egyező az állórész mezőével.
Vagyis a forgórész mezeje együtt, szinkron forog az állórész mezővel.
24. Az aszinkron gép helyettesítő áramköre.
Analógia a transzformátorral (2 pont)
A transzformátorhoz hasonlóan nyugvó és a kölcsönös induktivitást kiiktató - "passzív" -
helyettesítő áramkört szeretnénk.
A helyettesítő vázlat származtatásánál megoldandó feladatok (2 pont)
A menetszám áttétel kiküszöbölése mellé sokkal bonyolultabb feladat járul: forgó
tekercsrendszereket (eltérő és változó frekvenciájú áramköröket) kívánunk összekötni. Ehhez
a forgó tekercseket - a forgórészt - meg kell állítanunk.
Az elméleti megoldás ismert: az elforgó forgórész tekercseket - geometriai - forgató
koordináta transzformációval mindig visszaforgatjuk. Az így visszaforgatott, nyugvó
fázistekercseket - menetszám redukció után - összeköthetjük.
A forgató transzformáció egyúttal f2 → f1 frekvencia transzformáció is, hiszen a nyugvó
forgórész tekercsekben f1 frekvenciájú feszültség indukálódik.
Azért, hogy a kissé bonyolultabb koordináta transzformációt ne kelljen alkalmaznunk,
emlékezzünk arra, hogy amint láttuk az f2 → f1 frekvencia transzformációt a gép maga mindig
"végre hajtja". Az állórész koordináta rendszeréből nézve minden forgórész mennyiség f1
állórész frekvenciájúnak látszik.
A nyugvó passzív helyettesítő áramkör és származtatása (4 pont)
A forgórész koordináta rendszerében az indukált feszültség és a szórási reaktancia
kifejezése f2 = sf1- gyel
29
Ezekkel a rövidrezárt forgórész feszültségegyenlete a forgórész koordináta rendszerében,
redukált vesszős mennyiségekkel, az U2iszlip(f1) = U2i és X2s(f1) = X2s egyszerűsített
jelölésekkel:
Itt U′2i és X′s2 a forgórész nyugvó - indítási - helyzetéhez tartozó értékek és az nu = nI = n
esetben a transzformátornál megismert redukálási egyenletek érvényesek.
Az ehhez tartozó helyettesítő kapcsolás:
Most formálisan elvégezzük az f2 → f1 frekvencia transzformációt (koordináta
transzformációt) - azáltal, hogy átülünk az állórészre:
Ezután a fenti egyenletünket végig osztjuk s-sel - U′2i = U1i
A kifejezésben U1i található így a primer és a szekunder már összeköthető. A primerre
transzformált és redukált szekunder helyettesítő kapcsolás az alábbi ábrán látható.
R′2/s a forgórész-kör teljes - fiktív - ellenállása. Levonva belőle a valóságos R′2 tekercsellenállást az
összefüggés szerint a szekunderre kapcsolt
olyan külső ellenállást nyerünk, amelynek - képzelt - Joule hője a gép leadott mechanikai
teljesítményét képviseli, azzal egyenlő. A rotor feszültségegyenlet segítségével az indukciós
motort visszavezettük egy R′2(1−s)/s ellenállással terhelt transzformátorra, nyugvó áramkörre.
A transzformátor terhelő ellenállásának Joule hője jellemzi, helyettesíti a leadott mechanikai
teljesítményt.
30
Az aszinkron gép teljes helyettesítő áramköre:
A helyettesítő vázlatban szereplő paraméterek jelentése és nagyságrendje relatív egységekben
(2 pont)
25. Az aszinkron gép teljesítmény mérlege, vektorábrája.
A teljesítmények ábrája a helyettesítő vázlat mellé rajzolva (3 pont)
31
Az egyes teljesítmények és a nyomaték kifejezése, egymás közötti kapcsolatai (4 pont)
Primer hatásos teljesítmény:
Tekercsveszteség:
Vasveszteség:
Légrés-teljesítmény:
A légrés-teljesítmény nagyobb részben a Pm mechanikai, kisebb részben a Pt2 forgórész
tekercsveszteséggé alakul.
Csap- és légsúrlódási veszteség:
A nyomaték:
A tengelynyomaték ennél a súrlódási nyomatékkal kisebb:
Az aszinkron gép vektorábrája (3 pont)
32
26. Az aszinkron gép kördiagramja.
A kördiagram definíciója és származtatása (2 pont)
Az áramdiagram az I1(s) áramvektor végpontja által leírt helygörbe U1 = áll. esetén, amely
ideális lineáris esetben kör ezért kördiagramnak is nevezik. A kördiagramról számos hasznos
információ olvasható le. A diagramot a bemeneti impedancia ínvariációjával nyerhetjük:
Először a soros rész áramdiagramját rajzoljuk fel, majd kezdőpontját Io -val eltoljuk.
Egyenes inverze a kezdőponton átmenő, a vízszintesen fekvő középpontú kör. Az impedancia
egyenes s=0, s=1, s=∞ un. főpontjainak inverzeit a valós tengelyre való szögtükrözéssel
nyertük. A származtatásból láthatóan a kör átmérőjét egyedül az Xs = Xs1 + X′s2 szórási
reaktancia határozza meg, az ellenállások a pontok helyét - így az s=1, s=∞ pontok helyét
írják elő.
Nevezetes pontja és azok jelentése (3 pont)
A kis szlipü üresjárási pont és az s=0 szinkron pont - amelyet csak hajtó segédgéppel
érhetünk el - nagyon közel esnek, így gyakran nem különböztetjük meg őket.
Az s=1 pontot, amely a forgórész nyugvó, indulási helyzetének felel meg "rövidzárási"
pontnak hívják, mert R′k = 0 így a helyettesítő kapcsolás rövidre van zárva.
A kördiagram szakaszainak megfelelő gép üzemállapotok, az azoknak megfelelő Pm, Pl és
szlip tartományok (3 pont)
Az ehhez tartozó teljesítmény-tartományok:
Motoros üzem:
Pl>0
Pm>0
Féküzem:
Pl>0
Pm<0
33
Generátoros üzem:
Pl<0
Pm<0
Hogyan olvashatók le a teljesítmények és a nyomaték a kördiagramról (2 pont)?
27. Az aszinkron gép állandó feszültségű mechanikai jelleggörbéje.
A nyomatéki görbe, M(s), M(n) származtatása a kördiagramból (4 pont)
Az M(n) ill. M(s) nyomatéki jelleggörbét a kördiagramból szerkeszthetjük ki. A jellegzetes
nyomaték értékeket a 2.32. ábrán látjuk. Mn a névleges, Mi az indító, Mbm ill. Mbg a
motoros ill. generátoros maximális vagy billenő nyomaték. Utóbbi nevének magyarázata,
hogy a nyomatékgörbe statikusan stabilis és labilis szakaszait választja el.
Nevezetes nyomatékok és fordulatszámok beazonosítása (3 pont)
Mb: billenő nyomaték
Sb: billenő szlip
Mn: névleges nyomaték
Mi: indítási nyomaték
Mbg: generátoros billenő nyomaték
34
A jelleggörbe származtatása a helyettesítő vázlatból, kiindulási képletek, a billenő értékekre is
(3 pont)
28. Csúszógyűrűs forgórészű aszinkron motorok indítása.
Az indítás problémái és magyarázatuk (2 pont)
Utóbbi a hajtott gép részére lehet elégtelen, előbbit - más problémák mellett - gyakran az
áramszolgáltató nem engedélyezi.
A forgórész ellenállás megváltoztatásának hatása az M(n) jelleggörbére, fizikai magyarázat,
képlet, rajz (2 pont)
A bal oldali rajzon az Rr/S ellenálláson jelentkezik
az indítás során minden változtatás. Ha igaz, hogy
Akkor ugyan olyan áramot vesz fel, légteljesítményt
és nyomatékot fejt ki, mint az ellenállás beiktatása
előtt. Ez csak akkor igaz, ha a szlip a forgórész
ellenállásával arányosan növekszik.
35
Tehát, ha például az ellenállás négyszeresére változik, akkor az új nyomatékgörbét úgy
kapjuk meg a természetesből, hogy az egyes nyomatékokhoz tartozó pontokat négyszeres
szlip értékekhez toljuk el, vagyis a görbét a szlip-tengely irányában négyszeresére nyújtjuk.
Maga a kördiagram nem változik meg, csak a szlipskála lesz négyszeres.
Három fokozatú indítás kapcsolása és folyamata az M(n) síkon (3 pont)
Az ellenállások méretezési elve és összefüggései (3 pont)
Az első fokozat indító ellenállása:
Ha az ellenállások átkapcsolása Sk szlipnél történik, akkor a fenti képletek érvényesek az Mmin
illetve Mmax pontokra.
Az egyenletek osztását követően adódik, hogy az ellenállások egy mértani sort alkotnak,
aminek kvóciense q.
m fokozat esetén a kvóciens:
36
29. Rövidrezárt forgórészű aszinkron motorok indítása.
Az indítás problémái és magyarázatuk (2 pont)
Ha indításkor áram- vagy nyomatéklökés miatt a közvetlen indítás nem engedhető meg,
akkor csillag-háromszög, transzformátoros vagy fojtótekercses indítást alkalmazunk, ha
fennáll a motor esetleges indítási melegedése, akkor kénytelenek vagyunk csúszógyűrűs
megoldást alkalmazni.
Csillag-delta indítás (3 pont)
Elsősorban olyan kisfeszültségű motorok indítására használják, amelyek nem ipari
hálózatról működnek.
Ha a közvetlen indítási vonali áramot Iv-vel jelöljük, akkor a háromszögkapcsolás miatt
egy tekercsben áram folyik, csillagban indítva a motort az indítási áram:
A csillagkapcsolásban ez egyúttal a vonali áram is. A hálózati áramfelvétel tehát
egyharmadára csökkent. Ugyanúgy az indítási nyomaték is a közvetlen indítási nyomatékhoz
képest, hiszen a feszültség is gyökharmadára csökkent, és a nyomaték a feszültség
négyzetével arányos.
Transzformátoros indítás(2 pont)
Nagyfeszültségű motorokon használatos.
Indulásnál a K1, K2 kapcsolók zárnak, K nyit. Ekkor a
transzformátor áttételének megfelelően a-szor kisebb lesz a
feszültség-igény. Üzemben K1, K2 nyit és K zár, ekkor az
áramfelvétel lesz a-szor kisebb.
Ha lehanyagoljuk a trafó impedanciáját, akkor a motor a-szor
kisebb feszültségről a-szor kisebb áramot vesz fel.
Ekkor a trafó szekunder tekercsének árama:
A trafó primer oldalán nagyobb a feszültség, tehát ott a-szor
kisebb az áram:
37
A motor tehát az áttétel négyzetének arányában kisebb áramot vesz fel a hálózatból, mint
közvetlen indításkor. Ugyanilyen arányban csökken a motor nyomatéka is, hiszen az a
feszültség négyzetének arányában változik.
Fojtótekercses indítás (3 pont)
Ugyancsak nagyfeszültségű motorokon használják. Egy hat kivezetéses csillagkapcsolású
motor felbontott csillagpontjába egy Xi impedanciájú fojtótekercset iktatunk be, amit kisebb
szigetelési feszültségre lehet tervezni. Az indítás vágán a KI megszakító rövidre zárja a fojtót.
Ha a közvetlen indítási áramot b-szeresre akarjuk csökkenteni, akkor a motor rövidzárási
impedanciáját Z/b-szeresre kell növelni. Ebből számítható az Xi reaktancia értéke:
Indításkor az ellenállás legtöbbször elhanyagolható, ezért:
Mivel a nyomaték az áram négyzetével arányos, ezért jobban csökken a hálózati
áramfelvételhez képest a nyomaték.
A nyomatékgörbe alakja lényegesen megváltozik, a felfutás közben a feszültség nő,míg az
áram csökken.
30. Aszinkron motorok generátoros és ellenáramú fékezése
Generátoros fékezés fordulatszám tartománya, jelleggörbék (2 pont), energetikai viszonyai (1
pont), kétféle megvalósítása (2 pont)
Generátoros fékezés kétféle módon valósítható meg, vagy a terhelés gyorsítja a forgó részt a
forgó mező fordulatszáma felé, vagy a mező fordulatszámát csökkentjük a forgórész
fordulatszáma alá a pólusszám vagy a frekvencia változtatásával.
38
Aszerint, hogy a forgó részbe mekkora ellenállást iktatunk be, aszerint az állandósult
generátori üzem beállhat az A1, A2, A3 pontokban. Legkedvezőbb az A1 pont, a természetes
jelleggörbén való üzem. Ügyelni kell arra is, hogy a motor bekapcsolt állapotban kerüljön a
generátoros üzembe, mert ha a fékező nyomaték pl. a B pontban kisebb a terhelésnél a gép
tovább gyorsulhat, megszaladhat. Itt a mechanikai teljesítmény fedezi a mechanikai és az
aszinkron motor veszteségeit.
Amikor a terhelő nyomaték fékező jellegű, akkor pl. pólusszám változtatással lehet a
generátoros üzemet elérni. Az ábrán 4 pólusról 8-ra kapcsolunk át, az A pontban 4 póluson a
gép motorként dolgozott, átkapcsolva a 8-as pólusra először egy a B-nek megfelelő fékező
nyomatékot fejt ki, majd az Md lassító-nyomaték hatására a C új szinkronpontig lelassul,
majd tovább lassulva a D pontban újból motorrá válik, egy kisebb szögsebességű pontban egy
új állandósult állapot alakul ki. A B-C átmenet esetén a tömegek kinetikus energiájának
csökkenése fedezi a terhelést, a veszteségeket és a hálózatba visszaadott energiát.
Általában frekvencia-szabályozott hajtásokban használatos. Csak a szinkronnál nagyobb
fordulatszámon valósítható meg.
Ellenáramú fékezés fordulatszám tartománya, jelleggörbék (2 pont), energetikai viszonyai (1
pont), kétféle megvalósítása (2 pont)
39
Leggyakrabban az irányváltós hajtásoknál alkalmazzák, mert fázissorrend-cserével
gyakorlatilag önmagától jön létre. Csak csúszógyűrűs motorok esetén használják, hiszen
irányváltásakor a mágnes kapcsolók kikapcsolása miatt az indító ellenállásokhoz hozzáadódik
a fékező ellenállás is. Az Rf eredő ellenálláshoz tartozó görbén viszonylag jelentős nyomaték
keletkezik, amely fékezés alatt csak kis mértékben csökken. A leállításhoz a motort le kell
kapcsolni a hálózatról. A szükséges eredő ellenállás, ha a természetes jelleggörbén az Mf
féknyomatékhoz S1 szlip tartozik, akkor a következő összefüggésből számítható:
A fékezés elején a forgó rész veszteségi teljesítménye:
A tengelyen felvett teljesítmény körülbelül kétszerese disszipálódik el, energetikailag nagyon
rossz.
31. Aszinkron motorok fordulatszámának változtatása a forgórész ellenállás
változtatásával és a tápfeszültség változtatásával
Aszinkron motor fordulatszámának képlete (2 pont)
Fordulatszám változtatás a forgórész ellenállás változtatásával (hatása a jelleggörbére,
folyamatos ellenállás változatás lehetősége) (3 pont)
A motor szögsebességének megváltoztatásának legegyszerűbb módja. Adott nyomaték
esetén a szlip a forgórész-kör ellenállásával arányosan növekszik, míg az üresjárási
fordulatszám nem változik.
A tápfeszültség változtatása: hatása a jelleggörbére, elektronikus megoldás, az elektronikus
megoldás egyéb alkalmazási területei, a tartós terhelhetőség változása (5 pont)
32. Aszinkron motorok fordulatszámának változtatása a pólus-szám változtatásával és
kaszkád kapcsolással
Aszinkron motor fordulatszámának képlete (2 pont)
A pólus-szám változtatása: hatása, pólusátkapcsolás elve, milyen gépnél használható, mire
kell figyelni (4 pont)
Az áramirányítós kaszkád hajtás kapcsolása, fordulatszám változtatási tartománya, az
elektronika szükséges típusteljesítménye (4 pont)
33. Frekvenciaváltós aszinkron motoros hajtások. A frekvencia váltók felosztása. Közvetlen
frekvenciaváltó.
Aszinkron motor fordulatszámának képlete, a frekvencia változtatásának hatása az M(n) jelleggörbére
40
(3 pont). A frekvencia váltók felosztása (3 pont). A közvetlen frekvenciaváltó működési elve (2 pont). U1(f1) függvény és oka (2 pont). 34. Egyszerű feszültség inverteres hajtás működése, feszültsége, fluxusa (vektorosan is).
Kapcsolás (bemenettel együtt), milyen negyedekben képes működni, a hálózati visszatáplálás kérdése (4 pont). A vezérlés elve (1 pont), időfüggvényei (3 pont) és vektorábrái (2 pont). 35. Egyszerű feszültség inverteres hajtás feszültség felharmonikusai, járulékos veszteségei és
nyomatéklüktetése.
Feszültség felharmonikusok (3 pont). Járulékos veszteségek oka, nagyságrendje, következménye (3 pont). Nyomatéklüktetés mennyiségileg (4 pont). 36. ISZM feszültség inverteres hajtás.
Kapcsolás (bemenettel együtt) (2 pont). Vezérlési elv, természetes mintavételezés elve, megvalósítása (4 pont). Felharmonikus rendszámok (2 pont). Nyomatéklüktetés frekvenciája (2 pont). 37. A szinkron gép működési elve, felépítése, helyettesítő áramköre.
Működési elv (3 pont). Felépítés (sematikus és keresztmetszeti rajz) (3 pont). Helyettesítő áramkör és származtatása, feszültség egyenlet (4 pont). 38. A hengeres szinkron gép vektorábrája, hálózatra kapcsolása és terhelésfelvétele,
nyomatéka.
Vektorábra generátoros túlgerjesztett üzemben (3 pont). Hálózatra kapcsolás (2 pont). Terhelés felvétel (2 pont). A nyomaték származtatása (3 pont). 39. Szinkron motorok osztályozása, a hengeres forgórészű szinkron gép áramvektor
diagramja.
Szinkron motorok osztályozása (2 pont). Vektorábra motoros túlgerjesztett üzemben (3 pont). A hengeres forgórészű szinkron gép áramvektor diagramja (5 pont). 40. Szinkron motorok statikus stabilitása.
Milyen változásoknál kell ezt vizsgálni (1 pont)? Vizsgálata a M(δ) síkon, hol stabil, hol labilis, határ (4 pont). A szinkronozó nyomaték (2 pont). A túlterhelhetőségi tényező (1 pont). Mivel lehet növelni a túlterhelhetőséget (2 pont)? 41. Szinkron motorok dinamikus stabilitása.
Milyen változásoknál kell ezt vizsgálni (1 pont)? Vizsgálata a M(δ) síkon hirtelen terhelés lökésre, mikor stabil, mikor labilis, határ (4 pont). Terület szabály (2 pont). Vizsgálata a M(δ) síkon 3 fázisú rövidzárlatra (2 pont). Mivel lehet növelni a túlterhelhetőséget (1 pont)?